Il suolo rappresenta un'interfaccia vitale e dinamica tra la litosfera, l'atmosfera, l'idrosfera e la biosfera. È la base dei sistemi agricoli, il mezzo attraverso il quale viene prodotto circa il 95% dell'offerta alimentare globale. Questa risorsa finita, lentamente rinnovata, è sotto pressione costante da due processi naturali fondamentali: meteorologia ed erosione.

I Fondamenti della Formazione e della Composizione del suolo

La genesi di Soilho è un processo complesso governato dall'interazione di cinque fattori primari: il clima, gli organismi orizzontali, il materiale genitore, la topografia e il tempo. Il materiale genitore, se è la roccia consolidata o l'erosione non consolidata, fornisce il contenuto minerale grezzo. Il clima, in particolare la temperatura e la precipitazione, detta i tassi di sia fisica che chimica che l'accumulo di agenti atmosferici.

Meteo: La Fondazione di Soil Fertilità

Il meteorismo è la ripartizione in-situ di rocce e minerali nella superficie terrestre, e la fonte della frazione inorganica del suolo e del meccanismo primario per la liberazione di nutrienti dal loro limite, forme minerali nella soluzione del terreno dove le piante possono accedervi.

Meteorologia fisica

Gli agenti atmosferici fisici o meccanici infrangono le rocce in frammenti più piccoli senza cambiare la loro composizione chimica, aumentando l'area di superficie disponibile per le reazioni chimiche.

  • Freeze-Thaw Azione:[] Le infiltrazioni d'acqua in crepe in roccia, si espande al congelamento, esercita una forza sufficiente per allargare e approfondire le fratture.
  • L'espansione termica e la contrazione:[] Il riscaldamento e il raffreddamento ripetuti delle rocce, soprattutto in ambienti aridi, provoca stress e eventuale fratturazione.
  • Abrasione:[ Particelle portate da vento, acqua o ghiacciata contro le superfici rocciose, sminuzzandole.
  • Esfoliazione o scarico:[] L'erosione del materiale di sovrapposti riduce la pressione sulle rocce sottostanti, causando loro di espandersi e di creparsi in strati, simile a sbucciare una cipolla.

Mentre le atmosfere fisiche non rilasciano direttamente sostanze nutritive, è un precursore critico per le atmosfere chimiche. Creando una superficie più grande e le fratture per l'acqua e l'aria per penetrare, accelera notevolmente il tasso a cui i minerali sono chimicamente trasformati.

Meteorizzazione chimica

Il meteorologia chimica altera la struttura interna dei minerali, trasformandoli in nuovi minerali secondari più stabili e rilasciando nutrienti solubili. Questo è il processo dominante nella maggior parte degli ambienti umidi e tropicali ed è la fonte primaria di molti nutrienti vegetali-essenziali.

  • Hydrolysis:[ Questa è la reazione chimica più significativa. Esso comporta la reazione dei minerali silicati con acqua. Ad esempio, l'idrolisi di feldspato ortocilico produce argilla caolinite, acido silicico, e rilascia ioni di potassio in soluzione.
  • Ossidazione:[] Minerali contenenti ferro, come pirite o biotite, reagiscono con ossigeno disciolto in acqua. Questo fa sì che il ferro ossida (rossida), formando ossidi di ferro come ematite (rosso) e goethite (bruno giallo-giano).
  • Carbonazione:[ L'anidride carbonica dalla respirazione del suolo si dissolve in acqua per formare un acido carbonico debole. Questo acido è altamente efficace nella dissoluzione dei minerali carbonati come calcare e dolomite, rilasciando calcio e magnesio e contribuisce alla formazione di grotte e topografia carsica.
  • Ssoluzione:[] Minerali solubili come l'alito (il sale di roccia) e il gesso semplicemente si dissolvono in acqua e vengono rimossi dal profilo del suolo.

Meteorologia biologica

Gli organismi viventi svolgono un ruolo diretto e indiretto sia in condizioni di tempo fisico che chimico. Le radici vegetali possono fisicamente cuneo in fessure, ampliandole. L'attività dei lombrichi, delle formiche e di altre faune che scavano mescola gli orizzonti del suolo e aumenta l'aerazione e l'infiltrazione dell'acqua.

La Spada Doppio-Edged di Meteorizzazione su Fertilità

L'intensità delle intemperie ha un impatto profondo sulla fertilità del suolo risultante. Nelle regioni temperate e aride, i tassi di meteorizzazione sono relativamente lenti, permettendo ai nutrienti di accumularsi nel terreno. Questo produce terreni altamente fertili come i Mollisols delle Grandi Pianure americane o i Chernozem dell'Ucraina.

Erosione del suolo: una minaccia globale alla fertilità

L'erosione del suolo è la rimozione fisica del suolo dagli agenti dell'acqua, del vento o della gravità. Mentre l'erosione è un processo geologico naturale che ha plasmato i paesaggi per millenni, diventa un problema critico quando è accelerato dalle attività umane, in particolare le pratiche agricole convenzionali come la fresatura, la deforestazione e il sovradimensionamento.

Erosione dell'acqua

L'erosione dell'acqua è la forma più diffusa e dannosa di erosione su terreni agricoli, che inizia con l'impatto delle gocce di pioggia, che possono staccare le particelle di suolo e spruzzirle nell'aria.

  • Erasione dei piedi:[] La rimozione uniforme di un sottile strato di suolo relativamente uniforme da un flusso di terra sovrastante.
  • Rill Erosion:[] La concentrazione di flusso in piccoli canali poco profondi (rilli) che possono essere rimossi dalle normali operazioni di lavorazione del fuso orario.
  • Erosione Gully:[] L'allargamento dei rill in canali profondi e permanenti che non possono essere rimossi dal tronco. I gulli possono distruggere grandi aree di terreni agricoli produttivi e causare gravi problemi di sedimentazione fuori luogo.

L'Equazione Universale per la Perdita del suolo (USLE) e le sue versioni rivedute (RUSLE) modellano i fattori che regolano la perdita del suolo: l'erostività delle precipitazioni (R), l'erodability del suolo (K), la lunghezza del pendio e la ripida (LS), la gestione della copertura (C) e le pratiche di sostegno (P).

Erosione del vento

L'erosione del vento è un processo dominante nelle regioni aride e semiaride, ma può anche influenzare i terreni più leggeri in aree umide durante i periodi secche o siccità. Inizia con l'erosione, dove le particelle di sabbia rimbalzano sulla superficie, dislocando particelle più sottili del suolo e dell'argilla. Queste particelle più sottili sono poi trasportate in sospensione su lunghe distanze nelle tempeste di polvere.

Espersione di livello

Le operazioni di fresatura convenzionali, come l'abbassamento e il disco, possono essere di per sé un agente significativo di erosione, in particolare su terreni in pendenza. L'erosione di una leva è il movimento di discesa del suolo causato dall'azione meccanica degli attrezzi agricoli. Ogni volta che il terreno è coltivato, viene spinto o tirato giù, trasportando gradualmente il terreno da spalle di pendenza convessa e depositandolo in fondo di pendenza concavaso.

L'erosione del suolo si stima che si verifichi tra 10 e 40 volte più velocemente del tasso di formazione del suolo, ponendo una minaccia diretta alla produttività agricola a lungo termine e alla sicurezza alimentare. L'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'Alimentazione e l'Agricoltura ha identificato l'erosione del suolo come una delle sfide ambientali più pressanti.

L'impatto diretto dell'erosione e del meteorismo sulla fertilità del suolo

La fertilità è la capacità del suolo di sostenere la crescita delle piante, è una funzione delle proprietà chimiche, fisiche e biologiche.

Fertilità chimica: il Conservatorio Nutriente

L'impatto più immediato dell'erosione è la rimozione del topsoil ricco di nutrienti. Questo strato contiene la maggior parte della materia organica del suolo (SOM) e sostanze nutritive disponibili come azoto (N), fosforo (P), potassio (K), calcio (Ca), e magnesio (Mg). Quando questo strato è asportato via, il subsoil rimanente è tipicamente meno fertile, ha una capacità di rilascio di nutrienti più bassa (CCE)

Fertilità fisica: struttura e dinamica dell'acqua

La struttura del suolo si riferisce alla disposizione delle particelle di terreno in aggregati. Gli aggregati stabili sono essenziali per la creazione di spazi di pori che permettono l'infiltrazione dell'acqua, lo scambio di gas e la penetrazione della radice. La materia organica è l'agente legante primario che forma e stabilizza questi aggregati. L'erosione rimuove la materia organica dalla superficie del suolo, portando ad una ripartizione della struttura del suolo.

  • Surface Crusting:[ La perdita di materia organica rende la superficie del terreno vulnerabile a slanciare e crosting, riducendo l'emergere di semenzaio.
  • Infiltrazione ridotta:[ La decomposizione e la perdita dello spazio poro riducono il tasso a cui l'acqua può entrare nel terreno, aumentando il deflusso e il rischio di ulteriore erosione.
  • Lower Water-Holding Capacità:[ La materia organica può contenere molte volte il suo peso in acqua. La sua perdita riduce la capacità del suolo di immagazzinare l'acqua disponibile per l'uso delle piante, rendendo le colture più sensibili allo stress della siccità.

Fertilità biologica: Il suolo vivente

Un sano teems del suolo con la vita: batteri, funghi, protozoi, nematodi, lombrichi e insetti. Questo web del suolo è responsabile per decomporsi di materia organica, nutrienti ciclistici, sopprimere gli agenti patogeni vegetali e formare relazioni simbiotiche con radici vegetali. I primi pochi centimetri di terreno tipicamente ospitano la più alta concentrazione di attività biologica.

Conseguenze agricole della fertilità del suolo degradata

Gli effetti combinati di erosione e squilibri meteorologici hanno conseguenze tangibili e gravi per la produttività agricola e la sostenibilità.

Decidere in Resa in Crop

La riduzione dei raccolti è una conseguenza diretta del degrado del suolo. Numerosi studi hanno dimostrato una chiara correlazione negativa tra profondità e rendimento del terreno. La perdita di un pollice di terreno può ridurre i raccolti di grano e grano del 5-10 per cento. Su terreni gravemente erosi, le riduzioni dei rendimenti possono essere molto più elevate. Questo calo dei rendimenti non è solo un evento di una volta; è un progressivo degrado che può eventualmente rendere la produzione agricola invimentabile.

Maggiore dipendenza dagli ingressi esterni

I terreni esausti sono meno efficienti nell'utilizzo di sostanze nutritive applicate a causa della riduzione della CCE e della materia organica. Ciò porta a ridurre l'efficienza dell'uso dei nutrienti, il che significa che una maggiore percentuale di fertilizzanti applicati viene persa all'ambiente, con costi economici per l'agricoltore e i costi ambientali, attraverso la leaching dei nitrati in acque sotterranee e fosforiche, contribuendo a risa di fioriture dannose.

Perdita di Carbonio Organico e Risvegli Climatici

L'erosione è un meccanismo importante per la perdita di questo carbonio organico (SOC). Quando il suolo è eroso, la materia organica all'interno di esso è esposta all'atmosfera, dove i microbi rapidamente lo decompongono, rilasciando anidride carbonica nell'atmosfera.

Impatto agricolo regionale

In paesi in via di sviluppo, dove gli agricoltori hanno spesso limitato l'accesso al capitale e alla tecnologia per compensare la perdita di fertilità, l'impatto è devastante. Gli agricoltori di sussistenza sono spinti su terreni più marginali e più ripidi, accelerando il ciclo di erosione e povertà.

Gestione sostenibile del territorio: Risilienza dell'edificio

Il cambiamento di paradigma nei confronti delle pratiche di gestione sostenibile del suolo (SLM) è l'obiettivo di portare i tassi di erosione al di sotto del tasso di rigenerazione del suolo e di ricostruire attivamente la salute del suolo, con l'obiettivo di mimetizzare gli ecosistemi naturali, in particolare mantenendo una copertura permanente del suolo e minimizzando il disturbo del suolo.

Conservazione Tillage

La conservazione dei materiali, compresi i sistemi di taglio e di riduzione, riduce al minimo il disturbo fisico del suolo. Nei sistemi di taglio zero, i semi vengono piantati direttamente nei residui di coltura dell'anno precedente senza aratura, lasciando uno strato protettivo di residui sulla superficie del suolo, che:

  • Scudo il terreno dall'impatto della goccia di pioggia, riducendo drasticamente l'erosione dell'acqua.
  • Riduce la velocità del vento sulla superficie del terreno, impedendo l'erosione del vento.
  • Aumenta l'infiltrazione dell'acqua e riduce l'evaporazione, migliorando l'efficienza dell'uso dell'acqua.
  • Fornisce una fonte di cibo per gli organismi del suolo, promuovendo l'attività biologica e l'aggregazione.
  • Consente l'accumulo graduale di materia organica del suolo.

Copertina di Coperta

Le colture di copertura non sono piantate per la raccolta, ma per coprire il terreno durante i periodi di caduta tra le colture di cassa. Specie come la segale invernale, la vetta pelosa, il trifoglio di cremisi e il ravanello di salvia forniscono molteplici vantaggi:

  • Controllo dell'erosione:[] Essi forniscono un sistema di radice vivente che lega il suolo e una copertura vegetativa che protegge la superficie tutto l'anno.
  • Nutriente Ciclismo:[ Leguminose colture di copertura (ad esempio, chiodo, vetch) fissare azoto atmosferico, riducendo la necessità di fertilizzante.
  • Miglioramento della struttura del suolo:[[] I sistemi di radice estensivi delle colture di copertura creano biopori e migliorano la stabilità aggregata. Alcune specie, come il ravanello di salvia, hanno radici profonde che possono rompere strati di terreno compattati.
  • Weed e Pest Suppression:[] Il fitto baldacchino di una copertura può superare le infestanti, e alcune colture di copertura rilasciano composti naturali che soppongono parassiti e agenti patogeni.

Agroforestria e Windbreaks

Integrare alberi e arbusti in paesaggi agricoli offre una diversità strutturale che è altamente efficace nel controllo dell'erosione. I ringhi di contorno, i ritagli di vicoli e i frangivento agiscono come barriere fisiche che rallentano la corsa dell'acqua e la velocità del vento. I sistemi di radice profonda degli alberi possono accedere ai nutrienti in profondità nel sottosuolo e riportarli alla superficie attraverso le foglie, un processo noto come pompaggio nutriente.

Contour Farming e Terracing

Le pratiche secolari che lavorano con la topografia naturale per ridurre il deflusso e l'erosione. L'agricoltura di contorno comporta la coltivazione e la semina lungo le linee di contorno di un pendio, piuttosto che su e giù. Ogni solco agisce come una piccola diga, tracciando l'acqua e permettendo di infiltrarsi. Su pendici più ripidi, il terracing crea una serie di gradini, riducendo drasticamente la lunghezza del pendio efficace e la velocità di deflusso.

Gestione Nutriente Integrata (INM)

INM è un approccio olistico alla fertilità del suolo che combina l'uso di fertilizzanti sintetici con fonti organiche di nutrienti come il letame, il compost e i residui di colture. Questa strategia riconosce che mantenere la materia organica del suolo è importante come fornire specifici nutrienti del terreno.

Conclusione: Stewardship for Future Generations

La politica di sviluppo del suolo, che si basa sulla politica di sviluppo, è un'incentivazione globale, che è una minaccia diretta per la sicurezza alimentare globale e la stabilità ambientale.